JP6522125B2 - Sulfide solid electrolyte material, battery and method for producing sulfide solid electrolyte material - Google Patents

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Description

本発明は、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料に関する。   The present invention relates to a sulfide solid electrolyte material having good reduction resistance.

近年におけるパソコン、ビデオカメラおよび携帯電話等の情報関連機器や通信機器等の急速な普及に伴い、その電源として利用される電池の開発が重要視されている。また、自動車産業界等においても、電気自動車用あるいはハイブリッド自動車用の高出力かつ高容量の電池の開発が進められている。現在、種々の電池の中でも、エネルギー密度が高いという観点から、リチウム電池が注目を浴びている。   With the rapid spread of information related devices such as personal computers, video cameras and mobile phones and communication devices in recent years, development of batteries used as the power source is regarded as important. Also, in the automobile industry and the like, development of high-power and high-capacity batteries for electric vehicles or hybrid vehicles is in progress. Among various batteries, lithium batteries are currently attracting attention from the viewpoint of high energy density.

現在市販されているリチウム電池は、可燃性の有機溶媒を含む電解液が使用されているため、短絡時の温度上昇を抑える安全装置や短絡防止のための構造が必要となる。これに対し、電解液を固体電解質層に変えて、電池を全固体化したリチウム電池は、電池内に可燃性の有機溶媒を用いないので、安全装置の簡素化が図れ、製造コストや生産性に優れると考えられている。   Since lithium batteries currently marketed use an electrolytic solution containing a flammable organic solvent, a safety device for suppressing temperature rise at the time of short circuit and a structure for short circuit prevention are required. On the other hand, a lithium battery in which the battery is totally solidified by changing the electrolytic solution to a solid electrolyte layer does not use a flammable organic solvent in the battery, so the safety device can be simplified, and the manufacturing cost and productivity It is considered to be excellent.

全固体リチウム電池に用いられる固体電解質材料として、硫化物固体電解質材料が知られている。特許文献1においては、例えば、Li元素、Ge元素、Si元素、P元素およびS元素を含有し、X線回折測定において特定のピークを有する硫化物固体電解質材料が開示されている。また、硫化物固体電解質材料がSi元素を含有することで、硫化物固体電解質材料の還元分解を抑制できることが開示されている。   A sulfide solid electrolyte material is known as a solid electrolyte material used for an all solid lithium battery. Patent Document 1 discloses a sulfide solid electrolyte material containing, for example, Li element, Ge element, Si element, P element and S element and having a specific peak in X-ray diffraction measurement. Moreover, it is disclosed that the reductive decomposition of sulfide solid electrolyte material can be suppressed because sulfide solid electrolyte material contains Si element.

特開2013−177288号公報JP, 2013-177288, A

還元分解をさらに抑制できる硫化物固体電解質材料が求められている。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料を提供することを主目的とする。   There is a need for a sulfide solid electrolyte material that can further suppress reductive decomposition. The present invention has been made in view of the above problems, and has as its main object to provide a sulfide solid electrolyte material having good reduction resistance.

上記課題を解決するために、本発明においては、CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=30.26°±1.00°の位置にピークを有し、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)(a=1−x+y、0.65≦x≦0.75、−0.025≦y≦0.1、−0.2≦z≦0)の組成を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料を提供する。In order to solve the above problems, in the present invention, it has a peak at the position of 2θ = 30.26 ° ± 1.00 ° in X-ray diffraction measurement using a CuKα ray, and Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) (a = 1−x + y, 0.65 ≦ x ≦ 0.75, −0.025 ≦ y ≦ 0.1, Provided is a sulfide solid electrolyte material characterized by having a composition of −0.2 ≦ z ≦ 0.

本発明によれば、2θ=30.26°付近のピークを有する結晶相を備え、さらに、特定の組成を有することから、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。   According to the present invention, a sulfide solid electrolyte material having good reduction resistance can be obtained because the crystalline phase having the peak at around 2θ = 30.26 ° is provided, and further, it has a specific composition.

また、本発明においては、CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=30.26°±1.00°の位置にピークを有し、Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)(−0.13≦x≦0.13、−0.11≦z≦0.11)の組成を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料を提供する。Moreover, in the present invention, it has a peak at the position of 2θ = 30.26 ° ± 1.00 ° in X-ray diffraction measurement using CuKα ray, and Li (3.14-x) Si (0.34- x) having a composition of P (0.70 + x) S (3.32-z) O (0.68 + z) (−0.13 ≦ x ≦ 0.13, −0.11 ≦ z ≦ 0.11) The present invention provides a sulfide solid electrolyte material characterized by

本発明によれば、2θ=30.26°付近のピークを有する結晶相を備え、さらに、特定の組成を有することから、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。   According to the present invention, a sulfide solid electrolyte material having good reduction resistance can be obtained because the crystalline phase having the peak at around 2θ = 30.26 ° is provided, and further, it has a specific composition.

また、本発明においては、Li元素およびS元素から構成される八面体Oと、P元素およびSi元素の少なくとも一方の元素、ならびに、S元素から構成される四面体Tと、P元素およびSi元素の少なくとも一方の元素、ならびに、S元素から構成される四面体Tとを有し、上記四面体Tおよび上記八面体Oは稜を共有し、上記四面体Tおよび上記八面体Oは頂点を共有する結晶構造を含有し、上記八面体O、上記四面体Tおよび上記四面体Tの少なくとも一つは、上記S元素の一部がO元素に置換されており、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)(a=1−x+y、0.65≦x≦0.75、−0.025≦y≦0.1、−0.2≦z≦0)の組成を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料を提供する。In the present invention, the octahedron O composed of Li element and S elements, at least one element of P element and Si element, and a tetrahedron T 1 composed of S element, P element and Si The tetrahedron T 1 and the octahedron O share a cage, and the tetrahedron T 2 and the octahedron O have at least one of the elements, and the tetrahedron T 2 composed of the S element. contains a crystal structure that share vertices, the octahedron O, at least one of the tetrahedron T 1 and the tetrahedron T 2 are, part of the S element has been substituted with O elements, Li ( 4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) (a = 1-x + y, 0.65? X? 0.75, -0.025? having a composition of y ≦ 0.1, −0.2 ≦ z ≦ 0) Providing a sulfide solid electrolyte material characterized.

本発明によれば、八面体O、四面体Tおよび四面体Tが所定の結晶構造(三次元構造)を有し、さらに、硫化物固体電解質材料が特定の組成を有することから、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。According to the present invention, the octahedron O, the tetrahedron T 1 and the tetrahedron T 2 have a predetermined crystal structure (three-dimensional structure), and furthermore, the sulfide solid electrolyte material has a specific composition. A sulfide solid electrolyte material having good reducibility can be obtained.

また、本発明においては、Li元素およびS元素から構成される八面体Oと、P元素およびSi元素の少なくとも一方の元素、ならびに、S元素から構成される四面体Tと、P元素およびSi元素の少なくとも一方の元素、ならびに、S元素から構成される四面体Tとを有し、上記四面体Tおよび上記八面体Oは稜を共有し、上記四面体Tおよび上記八面体Oは頂点を共有する結晶構造を含有し、上記八面体O、上記四面体Tおよび上記四面体Tの少なくとも一つは、上記S元素の一部がO元素に置換されており、Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)(−0.13≦x≦0.13、−0.11≦z≦0.11)の組成を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料を提供する。In the present invention, the octahedron O composed of Li element and S elements, at least one element of P element and Si element, and a tetrahedron T 1 composed of S element, P element and Si The tetrahedron T 1 and the octahedron O share a cage, and the tetrahedron T 2 and the octahedron O have at least one of the elements, and the tetrahedron T 2 composed of the S element. contains a crystal structure that share vertices, the octahedron O, at least one of the tetrahedron T 1 and the tetrahedron T 2 are, part of the S element has been substituted with O elements, Li ( 3.14-x) Si (0.34-x) P (0.70 + x) S (3.32-z) O (0.68 + z) (-0.13 <= x <= 0.13, -0.11) Sulfurization characterized by having a composition of ≦ z ≦ 0.11) Solid electrolyte material.

本発明によれば、八面体O、四面体Tおよび四面体Tが所定の結晶構造(三次元構造)を有し、さらに、硫化物固体電解質材料が特定の組成を有することから、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。According to the present invention, the octahedron O, the tetrahedron T 1 and the tetrahedron T 2 have a predetermined crystal structure (three-dimensional structure), and furthermore, the sulfide solid electrolyte material has a specific composition. A sulfide solid electrolyte material having good reducibility can be obtained.

また、本発明においては、正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、上記正極活物質層および上記負極活物質層の間に形成された電解質層とを含有する電池であって、上記正極活物質層、上記負極活物質層および上記電解質層の少なくとも一つが、上述した硫化物固体電解質材料を含有することを特徴とする電池を提供する。   In the present invention, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material, and an electrolyte layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. And at least one of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the electrolyte layer contains the above-mentioned sulfide solid electrolyte material.

本発明によれば、上述した硫化物固体電解質材料を用いることにより、耐還元性が高い電池とすることができる。   According to the present invention, a battery having high reduction resistance can be obtained by using the above-mentioned sulfide solid electrolyte material.

また、本発明においては、上述した硫化物固体電解質材料の製造方法であって、上記硫化物固体電解質材料の構成成分を含有する原料組成物に対してメカニカルミリングを行い、前駆体材料を得るメカニカルミリング工程と、上記前駆体材料を加熱により溶融させ、急冷することで、上記硫化物固体電解質材料を得る溶融急冷工程と、を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料の製造方法を提供する。   Moreover, in the present invention, the method is a method for producing the above-mentioned sulfide solid electrolyte material, wherein mechanical milling is performed on a raw material composition containing the constituent components of the sulfide solid electrolyte material to obtain a precursor material. A method for producing a sulfide solid electrolyte material comprising a milling step, and a melting and quenching step to obtain the sulfide solid electrolyte material by melting and quenching the precursor material by heating, and providing the same. .

本発明によれば、メカニカルミリング工程および溶融急冷工程を行うことで、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料を得ることができる。   According to the present invention, by performing the mechanical milling step and the melting and quenching step, it is possible to obtain a sulfide solid electrolyte material having good reduction resistance.

上記発明においては、上記溶融急冷工程における加熱温度が、800℃〜1100℃の範囲内であることが好ましい。   In the said invention, it is preferable that the heating temperature in the said melt-quenching process exists in the range of 800 degreeC-1100 degreeC.

本発明においては、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料を得ることができるという効果を奏する。   In the present invention, an effect is obtained that a sulfide solid electrolyte material having good reduction resistance can be obtained.

本発明の硫化物固体電解質材料の結晶構造の一例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining an example of the crystal structure of the sulfide solid electrolyte material of the present invention. 本発明の電池の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the battery of this invention. 本発明の硫化物固体電解質材料の製造方法の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing method of the sulfide solid electrolyte material of this invention. 実施例1で得られた硫化物固体電解質材料の組成を示す三元図である。FIG. 2 is a ternary diagram showing the composition of the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 1; 実施例1で得られた硫化物固体電解質材料の組成を示す四元図である。FIG. 5 is a quaternary diagram showing the composition of the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 1; 実施例1および比較例1で得られた硫化物固体電解質材料に対するXRD測定の結果である。It is the result of the XRD measurement with respect to the sulfide solid electrolyte material obtained by Example 1 and Comparative Example 1. 実施例1で得られた硫化物固体電解質材料に対するXRD測定の結果である。It is the result of the XRD measurement with respect to the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 1. FIG. SiおよびPの割合と、格子定数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio of Si and P, and a lattice constant. SおよびOの割合と、格子定数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio of S and O, and a lattice constant. 実施例1および比較例1〜3で得られた硫化物固体電解質材料に対するCV測定の結果である。It is the result of CV measurement with respect to the sulfide solid electrolyte material obtained by Example 1 and Comparative Examples 1-3. 実施例1および比較例1〜3で得られた硫化物固体電解質材料を用いた評価用電池に対する充放電試験の結果である。It is the result of the charging / discharging test with respect to the battery for evaluation using the sulfide solid electrolyte material obtained by Example 1 and Comparative Examples 1-3. 実施例1および比較例4〜6で得られた硫化物固体電解質材料を用いた評価用電池に対する充放電試験の結果である。It is the result of the charging / discharging test with respect to the battery for evaluation using the sulfide solid electrolyte material obtained by Example 1 and Comparative Examples 4-6. 実施例2−1〜2−3、比較例2−1、2−2で得られた硫化物固体電解質材料を説明する三元図である。It is a ternary diagram explaining the sulfide solid electrolyte material obtained by Examples 2-1 to 2-3 and comparative examples 2-1 and 2-2. 実施例2−1〜2−3、比較例2−1、2−2で得られた硫化物固体電解質材料に対するXRD測定の結果である。It is the result of the XRD measurement with respect to the sulfide solid electrolyte material obtained by Examples 2-1 to 2-3 and Comparative Examples 2-1 and 2-2. 実施例3−1〜3−6で得られた硫化物固体電解質材料を説明する三元図である。It is a ternary diagram explaining the sulfide solid electrolyte material obtained in Examples 3-1 to 3-6. 実施例3−1〜3−6で得られた硫化物固体電解質材料に対するXRD測定の結果である。It is the result of the XRD measurement with respect to the sulfide solid electrolyte material obtained in Examples 3-1 to 3-6. 実施例4−1、4−2、比較例4−1〜4−3で得られた硫化物固体電解質材料を説明する三元図である。It is a ternary diagram explaining the sulfide solid electrolyte material obtained in Examples 4-1 and 4-2, and Comparative Examples 4-1 to 4-3. 実施例4−1、4−2、比較例4−1〜4−3で得られた硫化物固体電解質材料に対するXRD測定の結果である。It is the result of the XRD measurement with respect to the sulfide solid electrolyte material obtained by Example 4-1, 4-2, Comparative Example 4-1 to 4-3. 実施例2−3、実施例3−5、実施例3−6、実施例4−2、実施例5−1、実施例5−2で得られた硫化物固体電解質材料を用いた評価用電池に対する充放電試験の結果である。A battery for evaluation using the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 2-3, Example 3-5, Example 3-6, Example 4-2, Example 5-1, and Example 5-2. Of the charge and discharge test for

以下、本発明の硫化物固体電解質材料、電池、および硫化物固体電解質材料の製造方法について、詳細に説明する。   Hereinafter, the sulfide solid electrolyte material, the battery, and the method for producing the sulfide solid electrolyte material of the present invention will be described in detail.

A.硫化物固体電解質材料
まず、本発明の硫化物固体電解質材料について説明する。本発明の硫化物固体電解質材料は、幾つかの実施態様に大別することができる。そこで、本発明の硫化物固体電解質材料について、実施態様に分けて説明する。
A. Sulfide Solid Electrolyte Material First, the sulfide solid electrolyte material of the present invention will be described. The sulfide solid electrolyte material of the present invention can be roughly classified into several embodiments. Therefore, the sulfide solid electrolyte material of the present invention will be described separately in the embodiments.

1.第一実施態様
第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=30.26°±1.00°の位置にピークを有し、Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)(−0.13≦x≦0.13、−0.11≦z≦0.11)の組成を有することを特徴とする。
1. First Embodiment The sulfide solid electrolyte material of the first embodiment has a peak at a position of 2θ = 30.26 ° ± 1.00 ° in X-ray diffraction measurement using CuKα radiation, and Li (3.14 −x) Si (0.34-x) P (0.70 + x) S (3.32-z) O (0.68 + z) (−0.13 ≦ x ≦ 0.13, −0.11 ≦ z ≦ It has a composition of 0.11).

第一実施態様によれば、2θ=30.26°付近のピークを有する結晶相を備え、さらに、特定の組成を有することから、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。耐還元性が向上する理由は、導入された酸素により、結晶構造中にSi−O結合が形成されるためであると推測される。Si−O結合は、例えばM−S結合(M=Ge、Si、Sn)と比べて、電気化学的に安定である。したがって、硫化物固体電解質材料の耐還元性が向上すると推測される。また、後述するように、Li3.14Si0.340.703.320.68の組成は、4価および5価のカチオン(SiおよびP)と、アニオン(SおよびO)とのモル比が1.04:4であり、従来から知られているLGPS(例えばLi3.35Ge0.350.65、カチオン:アニオン=4:1)とは、カチオンおよびアニオンのモル比が異なる。そのため、結晶構造内の骨格構造を形成するLi(イオン伝導に寄与しないLi)の一部をSiで置換することができると推測される。この置換に伴い結晶格子が収縮し、この収縮に対応して、イオン半径の大きな硫黄イオンが、イオン半径の小さな酸素イオンに置換されると推測される。このように、カチオンおよびアニオンのモル比を調整することで、より多くの酸素を結晶構造内に導入でき、その結果、硫化物固体電解質材料の耐還元性が向上すると推測される。According to the first embodiment, a sulfide solid electrolyte material having a good resistance to reduction can be obtained because it has a crystal phase having a peak around 2θ = 30.26 ° and further has a specific composition. . The reason why the reduction resistance is improved is presumed to be that the introduced oxygen forms Si—O bonds in the crystal structure. The Si-O bond is electrochemically stable compared to, for example, a M-S bond (M = Ge, Si, Sn). Therefore, it is presumed that the reduction resistance of the sulfide solid electrolyte material is improved. Further, as described later, the composition of Li 3.14 Si 0.34 P 0.70 S 3.32 O 0.68 is tetravalent and pentavalent cations (Si and P), anionic (S and O And the conventionally known LGPS (for example, Li 3.35 Ge 0.35 P 0.65 S 4 , cation: anion = 4: 1) have a cation ratio of 1.04: 4. And the molar ratio of anions are different. Therefore, it is speculated that a part of Li (Li which does not contribute to ion conduction) which forms a skeletal structure in the crystal structure can be replaced by Si. It is inferred that the crystal lattice contracts with this substitution, and in response to this contraction, sulfur ions with large ion radius are replaced by oxygen ions with small ion radius. Thus, it is speculated that by adjusting the molar ratio of the cation and the anion, more oxygen can be introduced into the crystal structure, and as a result, the reduction resistance of the sulfide solid electrolyte material is improved.

また、第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、還元側の電位窓が広い。そのため、例えば、第一実施態様の硫化物固体電解質材料を、電池の負極活物質層または固体電解質層に用いた場合に、クーロン効率を向上させることができる。また、例えば負極活物質の表面にLiが析出した場合に、析出したLiおよび硫化物固体電解質材料の間に安定な界面を形成することができる。また、第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、2θ=30.26°付近のピークを有する結晶相を備える。この結晶相は、後述するように、Liイオン伝導性が高い結晶相であるため、Liイオン伝導性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。   Moreover, the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment has a wide potential window on the reduction side. Therefore, for example, when the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment is used for a negative electrode active material layer or a solid electrolyte layer of a battery, coulombic efficiency can be improved. Further, for example, when Li is deposited on the surface of the negative electrode active material, a stable interface can be formed between the deposited Li and the sulfide solid electrolyte material. Moreover, the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment has a crystal phase having a peak around 2θ = 30.26 °. Since this crystal phase is a crystal phase having high Li ion conductivity as described later, it can be a sulfide solid electrolyte material having good Li ion conductivity.

ここで、特許文献1に記載された硫化物固体電解質材料は、Liイオン伝導性が高い結晶構造を有する。この結晶構造を有する結晶相を、結晶相A´とする。結晶相A´は、通常、2θ=12.36°、14.05°、14.40°、17.38°、20.18°、20.44°、23.56°、23.96°、24.93°、26.96°、29.07°、29.58°、31.71°、32.66°、33.39°の位置にピークを有する。なお、これらのピーク位置は、材料組成等によって結晶格子が若干変化し、±1.00°の範囲で前後する場合がある。   Here, the sulfide solid electrolyte material described in Patent Document 1 has a crystal structure with high Li ion conductivity. The crystal phase having this crystal structure is referred to as crystal phase A '. The crystal phase A ′ is usually 2θ = 12.36 °, 14.05 °, 14.40 °, 17.38 °, 20.18 °, 20.44 °, 23.56 °, 23.96 °, It has a peak at the positions of 24.93 °, 26.96 °, 29.07 °, 29.58 °, 31.71 °, 32.66 °, 33.39 °. In these peak positions, the crystal lattice may be slightly changed depending on the material composition and the like, and may fluctuate in the range of ± 1.00 °.

第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、結晶相A´と同様の結晶相Aを有する。結晶相Aは、通常、2θ=12.66°、14.28°、14.81°、17.74°、20.64°、21.03°、23.96°、24.63°、27.66°、29.91°、30.26°の位置にピークを有する。なお、これらのピーク位置も、±1.00°の範囲で前後する可能性があり、±0.50°の範囲にあることが好ましい。なお、特許文献1に記載された硫化物固体電解質材料における結晶相A´は、結晶構造の空間部をLiイオンが伝導することで高いLiイオン伝導性が発揮される。第一実施態様の硫化物固体電解質材料における結晶相Aも結晶相A´と同様の結晶構造を有するため、良好なLiイオン伝導性が発揮される。第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、結晶相Aを主相として有することが好ましい。   The sulfide solid electrolyte material of the first embodiment has the same crystal phase A as the crystal phase A ′. The crystalline phase A is usually 2θ = 12.66 °, 14.28 °, 14.81 °, 17.74 °, 20.64 °, 21.03 °, 23.96 °, 24.63 °, 27. It has peaks at the positions of 66 °, 29.91 ° and 30.26 °. In addition, these peak positions may also fluctuate in the range of ± 1.00 °, and preferably in the range of ± 0.50 °. The crystal phase A ′ in the sulfide solid electrolyte material described in Patent Document 1 exhibits high Li ion conductivity by conducting Li ions in the space portion of the crystal structure. Since the crystal phase A in the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment also has the same crystal structure as the crystal phase A ′, good Li ion conductivity is exhibited. The sulfide solid electrolyte material of the first embodiment preferably has the crystal phase A as a main phase.

また、特許文献1に記載された硫化物固体電解質材料は、2θ=27.33°付近にピークを有する場合がある。このピークを有する結晶相B´は、上述した結晶相A´よりもLiイオン伝導性が低い結晶相である。また、結晶相B´は、通常、2θ=17.46°、18.12°、19.99°、22.73°、25.72°、27.33°、29.16°、29.78°のピークを有すると考えられる。   Moreover, the sulfide solid electrolyte material described in Patent Document 1 may have a peak in the vicinity of 2θ = 27.33 °. Crystalline phase B 'which has this peak is a crystal phase whose Li ion conductivity is lower than crystal phase A' mentioned above. In addition, the crystal phase B 'is usually 2θ = 17.46 °, 18.12 °, 19.99 °, 22.73 °, 25.72 °, 27.33 °, 29.16 °, 29.78 It is considered to have a peak of °.

第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、結晶相B´と同様の結晶相Bを有する可能性がある。結晶相Bは、結晶相B´の上記ピーク位置に対して、±1.00°の範囲にあると考えられる。なお、結晶相A、Bは、ともにLiイオン伝導性を示す結晶相であるが、そのLiイオン伝導性には違いがあり、結晶相Bは、結晶相Aに比べて、Liイオン伝導性が低いと考えられる。そのため、結晶相Bの割合を少なくすることが好ましい。第一実施態様においては、2θ=30.26°付近のピークの回折強度をIとし、2θ=27.33°付近のピークの回折強度をIとした場合、I/Iの値が、例えば0.50未満であり、0.45以下であることが好ましく、0.25以下であることがより好ましく、0.15以下であることがさらに好ましく、0.07以下であることが特に好ましい。また、I/Iの値は0であることが好ましい。言い換えると、第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、2θ=27.33°付近のピークを有しないことが好ましい。The sulfide solid electrolyte material of the first embodiment may have the same crystal phase B as the crystal phase B '. The crystal phase B is considered to be in the range of ± 1.00 ° with respect to the above-mentioned peak position of the crystal phase B ′. Although both crystal phases A and B are crystal phases exhibiting Li ion conductivity, there is a difference in the Li ion conductivity, and crystal phase B has Li ion conductivity compared to crystal phase A. It is considered low. Therefore, it is preferable to reduce the proportion of the crystal phase B. In the first embodiment, when the diffraction intensity of the peak near 2θ = 30.26 ° is I A and the diffraction intensity of the peak near 2θ = 27.33 ° is I B , the value of I B / I A For example, it is less than 0.50, preferably 0.45 or less, more preferably 0.25 or less, still more preferably 0.15 or less, and 0.07 or less Particularly preferred. Further, the value of I B / I A is preferably 0. In other words, it is preferable that the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment does not have a peak around 2θ = 27.33 °.

第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、通常、Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)(−0.13≦x≦0.13、−0.11≦z≦0.11)の組成を有する。xは、通常、−0.13以上であり、−0.10以上であっても良い。一方、xは、通常、0.13以下であり、0.10以下であっても良い。zは、通常、−0.11以上であり、−0.07以上であっても良い。一方、zは、通常、0.11以下であり、0.07以下であっても良い。The sulfide solid electrolyte material of the first embodiment is generally prepared by Li (3.14-x) Si (0.34-x) P (0.70 + x) S (3.32-z) O (0.68 + z). The composition has a composition of (−0.13 ≦ x ≦ 0.13, −0.11 ≦ z ≦ 0.11). x is usually −0.13 or more, and may be −0.10 or more. On the other hand, x is usually 0.13 or less and may be 0.10 or less. z is usually −0.11 or more, and may be −0.07 or more. On the other hand, z is usually 0.11 or less and may be 0.07 or less.

第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、通常、結晶性を有する硫化物固体電解質材料である。また、第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、Liイオン伝導性が高いことが好ましく、25℃における硫化物固体電解質材料のLiイオン伝導性は、1.0×10−4S/cm以上であることが好ましい。また、第一実施態様の硫化物固体電解質材料の形状は特に限定されるものではないが、例えば粉末状を挙げることができる。さらに、粉末状の硫化物固体電解質材料の平均粒径は、例えば0.1μm〜50μmの範囲内であることが好ましい。The sulfide solid electrolyte material of the first embodiment is usually a sulfide solid electrolyte material having crystallinity. The sulfide solid electrolyte material of the first embodiment preferably has a high Li ion conductivity, and the Li ion conductivity of the sulfide solid electrolyte material at 25 ° C. is 1.0 × 10 −4 S / cm or more Is preferred. Further, the shape of the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment is not particularly limited, and may be, for example, powder. Furthermore, the average particle diameter of the powdered sulfide solid electrolyte material is preferably, for example, in the range of 0.1 μm to 50 μm.

第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、Liイオン伝導性を必要とする任意の用途に用いることができる。中でも、第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、電池に用いられるものであることが好ましい。また、第一実施態様の硫化物固体電解質材料の製造方法については、後述する「C.硫化物固体電解質材料の製造方法」で詳細に説明する。また、第一実施態様の硫化物固体電解質材料は、後述する各実施態様の特徴を兼ね備えたものであっても良い。   The sulfide solid electrolyte material of the first embodiment can be used in any application requiring Li ion conductivity. Among them, the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment is preferably used in a battery. The method for producing the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment will be described in detail in "C. Method for producing sulfide solid electrolyte material" described later. In addition, the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment may have the features of each embodiment described later.

2.第二実施態様
第二実施態様の硫化物固体電解質材料は、CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=30.26°±1.00°の位置にピークを有し、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)(a=1−x+y、0.65≦x≦0.75、−0.025≦y≦0.1、−0.2≦z≦0)の組成を有することを特徴とする。
2. Second Embodiment The sulfide solid electrolyte material of the second embodiment has a peak at a position of 2θ = 30.26 ° ± 1.00 ° in X-ray diffraction measurement using a CuKα ray, and Li (4-x -4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) (a = 1-x + y, 0.65 <x <0.75,-0.025 <y <0 It is characterized by having a composition of 1 and -0.2 <= z <= 0).

第二実施態様によれば、2θ=30.26°付近のピークを有する結晶相を備え、さらに、特定の組成を有することから、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。なお、第二実施態様の硫化物固体電解質材料は、組成範囲が異なること以外は、第一実施態様の硫化物固体電解質材料と同様であるので、ここでの記載は省略する。   According to the second embodiment, a sulfide solid electrolyte material having a good resistance to reduction can be obtained because it has a crystal phase having a peak around 2θ = 30.26 ° and further has a specific composition. . In addition, since the sulfide solid electrolyte material of the second embodiment is the same as the sulfide solid electrolyte material of the first embodiment except that the composition range is different, the description here is omitted.

第二実施態様の硫化物固体電解質材料は、通常、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)(a=1−x+y、0.65≦x≦0.75、−0.025≦y≦0.1、−0.2≦z≦0)の組成を有する。Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)の組成は、以下の点から導き出される。すなわち、超イオン導電体Li10GeP12型構造を有する硫化物固体電解質材料(結晶相Aを有する硫化物固体電解質材料)は、これまで、LiMA−LiPA(M=Si、Sn、Ge; A=S、O)の擬似二成分系上で多く報告されている。この擬似二成分上の組成は、Li4−k1−kと表現できる((1−k)LiMA+kLiPA→Li4−k1−k)。一方、LiS−SiO−P擬似三成分系において、LiMA−LiPAに対応する組成はLiSiS−LiPSであり、擬似二成分系はLi4−xSi1−x2+2x2−2xと表現できる。LiS−SiO−P擬似三成分系においては、LiSiS−LiPS擬似二成分系から少しずれた組成でも超イオン導電体Li10GeP12型構造を有する硫化物固体電解質材料が得られる。そこで、4Li⇔Si4+の組成置換を表すパラメータyを用いて、LiSiS−LiPS擬似二成分結線上からのずれを示すと、Li4−x−4ySi1−x+y2+2x−2y2−2x+2yと表現できる。さらに、S2−⇔O2−の比を表すパラメータzを用いると、Li4−x−4ySi1−x+y2+2x−2y−z2−2x+2y+zと表現できる。なお、z≠0の組成で合成するときは、原料LiS、SiO、Pに加えてPまたはSiSを併せて用いることが好ましい。ここで、組成式を見やすくするために、a=1−x+yとすると、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)の組成式が得られる。The sulfide solid electrolyte material of the second embodiment is generally prepared by using Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) (a = 1-x + y). , 0.65 ≦ x ≦ 0.75, −0.025 ≦ y ≦ 0.1, −0.2 ≦ z ≦ 0). The composition of Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) is derived from the following points. That is, the sulfide solid electrolyte material (sulfide solid electrolyte material having the crystal phase A) having the superionic conductor Li 10 GeP 2 S 12 type structure has hitherto been Li 4 MA 4 -Li 3 PA 4 (M == Many have been reported on pseudo binary systems of Si, Sn, Ge; A = S, O). The composition on this pseudo two component can be expressed as Li 4-k M 1-k P k A 4 ((1-k) Li 4 MA 4 + k Li 3 PA 4 → Li 4-k M 1-k P k A 4 ). On the other hand, in the Li 2 S-SiO 2 -P 2 S 5 pseudo ternary system, the composition corresponding to Li 4 MA 4 -Li 3 PA 4 is Li 4 SiS 2 O 2 -Li 3 PS 4 and the pseudo two-component The system can be expressed as Li 4-x Si 1-x P x S 2 + 2x O 2-2x . In the Li 2 S-SiO 2 -P 2 S 5 quasi ternary system, the superionic conductor Li 10 GeP 2 S 12 type even with a composition slightly deviated from the Li 4 SiS 2 O 2 -Li 3 PS 4 pseudo binary system A sulfide solid electrolyte material having a structure is obtained. Therefore, when the deviation from Li 4 SiS 2 O 2 -Li 3 PS 4 pseudo two-component wire connection is shown using a parameter y representing composition substitution of 4Li + ⇔Si 4 + , Li 4-x-4y Si 1- x + y P x S 2 + 2x-2y O 2-2x + 2y and can be represented. Furthermore, it can be expressed as Li 4-x-4 y Si 1-x + y P x S 2 + 2 x-2 y-z O 2-2 x + 2 y + z using a parameter z representing the ratio of S 2 -⇔O 2- . When synthesizing with a composition of z ≠ 0, it is preferable to use P 2 O 5 or SiS 2 in addition to the raw materials Li 2 S, SiO 2 and P 2 S 5 . Here, in order to make it easy to see the composition formula, assuming that a = 1−x + y, Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) The composition formula is obtained.

上記組成式において、xは、通常、0.65以上であり、0.67以上であっても良い。一方、xは、通常、0.75以下であり、0.73以下であっても良い。yは、通常、−0.025以上であり、−0.03以上であっても良い。一方、yは、通常、0.1以下であり、0.08以下であっても良い。zは、通常、−0.2以上であり、−0.15以上であっても良い。一方、zは、通常、0以下であり、0.8以下であっても良い。   In the above composition formula, x is usually 0.65 or more, and may be 0.67 or more. On the other hand, x is usually 0.75 or less, and may be 0.73 or less. y is usually −0.025 or more, and may be −0.03 or more. On the other hand, y is usually 0.1 or less and may be 0.08 or less. z is usually −0.2 or more, and may be −0.15 or more. On the other hand, z is usually 0 or less, and may be 0.8 or less.

3.第三実施態様
図1は、第三実施態様の硫化物固体電解質材料の結晶構造の一例を説明する斜視図である。図1に示す結晶構造において、八面体Oは、中心元素としてLiを有し、八面体の頂点に6個のS(なお、Sの一部はOで置換されていても良い)を有している。八面体Oは、例えば、LiS6−x(0≦x<6)八面体である。四面体Tは、中心元素としてSiおよびPの少なくとも一方を有し、四面体の頂点に4個のS(なお、Sの一部はOで置換されていても良い)を有している。四面体Tは、例えば、SiS4−x(0≦x<4)四面体およびPS4−x(0≦x<4)四面体の両方である。四面体Tは、中心元素としてSiおよびPの少なくとも一方を有し、四面体の頂点に4個のS(なお、Sの一部はOで置換されていても良い)を有している。四面体Tは、例えば、PS4−x(0≦x<4)四面体である。
3. Third Embodiment FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of the crystal structure of a sulfide solid electrolyte material according to a third embodiment. In the crystal structure shown in FIG. 1, octahedron O has Li as a central element, and has six S (note that part of S may be substituted with O) at the apex of the octahedron. ing. Octahedron O is, for example, LiS 6-x O x (0 ≦ x <6) octahedron. Tetrahedron T 1 has at least one of Si and P as a central element, and has 4 S (note that part of S may be substituted with O) at the apex of the tetrahedron . The tetrahedron T 1 is, for example, both a SiS 4-x O x (0 ≦ x <4) tetrahedron and a PS 4-x O x (0 ≦ x <4) tetrahedron. Tetrahedron T 2 has at least one of Si and P as a central element, and has four S (wherein a part of S may be substituted with O) at the apex of the tetrahedron . The tetrahedron T 2 is, for example, PS 4-x O x (0 ≦ x <4) tetrahedron.

また、第三実施態様の硫化物固体電解質材料は、八面体O、四面体Tおよび四面体Tの少なくとも一つが、S元素の一部がO元素に置換されたものである。なお、S元素の一部がO元素に置換されていることは、例えば、リートベルト法によるXRDパターンの解析、中性子回折等により確認することができる。さらに、四面体Tおよび八面体Oは稜を共有し、四面体Tおよび八面体Oは頂点を共有している。また、第三実施態様の硫化物固体電解質材料は、上述した第一実施態様と同様の組成を有する。Also, the sulfide solid electrolyte material of the third embodiment, octahedron O, at least one of the tetrahedron T 1 and tetrahedron T 2 is one in which part of the S element is replaced with O elements. In addition, it can be confirmed by analysis of the XRD pattern by the Rietveld method, neutron diffraction, etc. that a part of S element is substituted by O element, for example. In addition, tetrahedron T 1 and octahedron O share 、, tetrahedron T 2 and octahedron O share apex. The sulfide solid electrolyte material of the third embodiment has the same composition as that of the first embodiment described above.

第三実施態様によれば、八面体O、四面体Tおよび四面体Tが所定の結晶構造(三次元構造)を有し、さらに、硫化物固体電解質材料が特定の組成を有することから、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。According to the third embodiment, the octahedron O, the tetrahedron T 1 and the tetrahedron T 2 have a predetermined crystal structure (three-dimensional structure), and further, the sulfide solid electrolyte material has a specific composition. The sulfide solid electrolyte material can have good reduction resistance.

第三実施態様の硫化物固体電解質材料は、上記結晶構造を有するものであれば特に限定されるものではない。また、第三実施態様の硫化物固体電解質材料は、上記結晶構造を主体として含有することが好ましい。「上記結晶構造を主体として含有する」とは、硫化物固体電解質材料に含まれる全ての結晶相に対して、上記結晶構造の割合が最も大きいことをいう。上記結晶構造の割合は、例えば50重量%以上であり、70重量%以上であることが好ましく、90重量%以上であることがより好ましい。なお、上記結晶構造の割合は、例えば、放射光XRDにより測定することができる。特に、第三実施態様の硫化物固体電解質材料は、上記結晶構造の単相材料であることが好ましい。また、第三実施態様の硫化物固体電解質材料は、上述した第一実施態様または第二実施態様の特徴を兼ね備えたものであっても良い。   The sulfide solid electrolyte material of the third embodiment is not particularly limited as long as it has the above-mentioned crystal structure. Moreover, it is preferable that the sulfide solid electrolyte material of a 3rd embodiment mainly contains the said crystal structure. The phrase “containing mainly the above crystal structure” means that the ratio of the above crystal structure is the largest with respect to all the crystal phases contained in the sulfide solid electrolyte material. The proportion of the crystal structure is, for example, 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, and more preferably 90% by weight or more. In addition, the ratio of the said crystal structure can be measured by synchrotron radiation XRD, for example. In particular, the sulfide solid electrolyte material of the third embodiment is preferably a single phase material of the above crystal structure. In addition, the sulfide solid electrolyte material of the third embodiment may have the characteristics of the first embodiment or the second embodiment described above.

4.第四実施態様
第四実施態様の硫化物固体電解質材料は、特定の結晶構造を有し、さらに、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)(a=1−x+y、0.65≦x≦0.75、−0.025≦y≦0.1、−0.2≦z≦0)の組成を有することを特徴とする。
4. Fourth Embodiment The sulfide solid electrolyte material of the fourth embodiment has a specific crystal structure, and further, Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a- z) O (2a + z) (a = 1-x + y, 0.65 <x <0.75,-0.025 <y <0.1,-0.2 <z <0) I assume.

第四実施態様によれば、八面体O、四面体Tおよび四面体Tが所定の結晶構造(三次元構造)を有し、さらに、硫化物固体電解質材料が特定の組成を有することから、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料とすることができる。なお、第四実施態様の硫化物固体電解質材料は、組成範囲が異なること以外は、第三実施態様の硫化物固体電解質材料と同様であるので、ここでの記載は省略する。According to the fourth embodiment, the octahedron O, the tetrahedron T 1 and the tetrahedron T 2 have a predetermined crystal structure (three-dimensional structure), and further, the sulfide solid electrolyte material has a specific composition. The sulfide solid electrolyte material can have good reduction resistance. In addition, since the sulfide solid electrolyte material of the fourth embodiment is the same as the sulfide solid electrolyte material of the third embodiment except that the composition range is different, the description here is omitted.

B.電池
図2は、本発明の電池の一例を示す概略断面図である。図2における電池10は、正極活物質を含有する正極活物質層1と、負極活物質を含有する負極活物質層2と、正極活物質層1および負極活物質層2の間に形成された電解質層3と、正極活物質層1の集電を行う正極集電体4と、負極活物質層2の集電を行う負極集電体5と、これらの部材を収納する電池ケース6とを有するものである。本発明においては、正極活物質層1、負極活物質層2および電解質層3の少なくとも一つが、上記「A.硫化物固体電解質材料」に記載した硫化物固体電解質材料を含有することを大きな特徴とする。
B. Battery FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the battery of the present invention. Battery 10 in FIG. 2 is formed between positive electrode active material layer 1 containing a positive electrode active material, negative electrode active material layer 2 containing a negative electrode active material, and positive electrode active material layer 1 and negative electrode active material layer 2. An electrolyte layer 3, a positive electrode current collector 4 for collecting current of the positive electrode active material layer 1, a negative electrode current collector 5 for collecting current of the negative electrode active material layer 2, and a battery case 6 for housing these members It is possessed. In the present invention, at least one of the positive electrode active material layer 1, the negative electrode active material layer 2, and the electrolyte layer 3 contains the sulfide solid electrolyte material described in the above "A. sulfide solid electrolyte material". I assume.

本発明によれば、上述した硫化物固体電解質材料を用いることにより、耐還元性が高い電池とすることができる。
以下、本発明の電池について、構成ごとに説明する。
According to the present invention, a battery having high reduction resistance can be obtained by using the above-mentioned sulfide solid electrolyte material.
Hereinafter, the battery of the present invention will be described for each configuration.

1.負極活物質層
本発明における負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する層であり、必要に応じて、固体電解質材料、導電化材および結着材の少なくとも一つを含有していても良い。
1. Negative Electrode Active Material Layer The negative electrode active material layer in the present invention is a layer containing at least a negative electrode active material, and may contain at least one of a solid electrolyte material, a conductive material, and a binder as needed. good.

負極活物質としては、例えば金属活物質およびカーボン活物質を挙げることができる。金属活物質としては、例えば、Li、In、Al、SiおよびSn等を挙げることができる。また、金属活物質は、Li等の金属単体であっても良く、Li合金等の合金であっても良い。一方、カーボン活物質としては、例えばメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、高配向性グラファイト(HOPG)、ハードカーボン、ソフトカーボン等を挙げることができる。   As a negative electrode active material, a metal active material and a carbon active material can be mentioned, for example. As a metal active material, Li, In, Al, Si, Sn, etc. can be mentioned, for example. The metal active material may be a single metal such as Li or an alloy such as a Li alloy. On the other hand, examples of the carbon active material include mesocarbon microbeads (MCMB), highly oriented graphite (HOPG), hard carbon, soft carbon and the like.

本発明においては、負極活物質層が固体電解質材料を含有し、その固体電解質材料が、上述した硫化物固体電解質材料であることが好ましい。上述した硫化物固体電解質材料は耐還元性が高いからである。負極活物質層に含まれる上記硫化物固体電解質材料の割合は、電池の種類によって異なるものであるが、例えば0.1体積%〜80体積%の範囲内、中でも1体積%〜60体積%の範囲内、特に10体積%〜50体積%の範囲内であることが好ましい。   In the present invention, preferably, the negative electrode active material layer contains a solid electrolyte material, and the solid electrolyte material is the above-mentioned sulfide solid electrolyte material. It is because the sulfide solid electrolyte material mentioned above has high reduction resistance. The proportion of the above-mentioned sulfide solid electrolyte material contained in the negative electrode active material layer varies depending on the type of battery, but it is, for example, in the range of 0.1% by volume to 80% by volume, in particular 1% by volume to 60% by volume It is preferable to be in the range, particularly in the range of 10% by volume to 50% by volume.

負極活物質層は、さらに導電化材を含有していても良い。導電化材の添加により、負極活物質層の導電性を向上させることができる。導電化材としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンファイバー等を挙げることができる。また、負極活物質層は、結着材を含有していても良い。結着材の種類としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素含有結着材等を挙げることができる。また、負極活物質層の厚さは、例えば0.1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましい。   The negative electrode active material layer may further contain a conductive material. The conductivity of the negative electrode active material layer can be improved by the addition of the conductive material. Examples of the conductive material include acetylene black, ketjen black, carbon fiber and the like. In addition, the negative electrode active material layer may contain a binder. As a kind of binder, fluorine-containing binders, such as polyvinylidene fluoride (PVDF), etc. can be mentioned, for example. Moreover, it is preferable that the thickness of a negative electrode active material layer exists in the range of 0.1 micrometer-1000 micrometers, for example.

2.電解質層
本発明における電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に形成される層である。電解質層は、イオンの伝導を行うことができる層であれば特に限定されるものではないが、固体電解質材料から構成される固体電解質層であることが好ましい。電解液を用いる電池に比べて、安全性の高い電池を得ることができるからである。さらに、本発明においては、固体電解質層が、上述した硫化物固体電解質材料を含有することが好ましい。固体電解質層に含まれる上記硫化物固体電解質材料の割合は、例えば10体積%〜100体積%の範囲内、中でも50体積%〜100体積%の範囲内であることが好ましい。固体電解質層の厚さは、例えば0.1μm〜1000μmの範囲内、中でも0.1μm〜300μmの範囲内であることが好ましい。また、固体電解質層の形成方法としては、例えば、固体電解質材料を圧縮成形する方法等を挙げることができる。なお、本発明における電解質層は、電解液から構成される層であっても良い。
2. Electrolyte Layer The electrolyte layer in the present invention is a layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. The electrolyte layer is not particularly limited as long as it is a layer capable of conducting ions, but is preferably a solid electrolyte layer composed of a solid electrolyte material. This is because a battery with higher safety can be obtained as compared to a battery using an electrolytic solution. Furthermore, in the present invention, the solid electrolyte layer preferably contains the above-mentioned sulfide solid electrolyte material. The proportion of the sulfide solid electrolyte material contained in the solid electrolyte layer is, for example, preferably in the range of 10% by volume to 100% by volume, and more preferably in the range of 50% by volume to 100% by volume. The thickness of the solid electrolyte layer is, for example, preferably in the range of 0.1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 0.1 μm to 300 μm. Moreover, as a method of forming a solid electrolyte layer, for example, a method of compression molding a solid electrolyte material can be mentioned. The electrolyte layer in the present invention may be a layer composed of an electrolytic solution.

3.正極活物質層
本発明における正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する層であり、必要に応じて、固体電解質材料、導電化材および結着材の少なくとも一つを含有していても良い。特に、本発明においては、正極活物質層が固体電解質材料を含有し、その固体電解質材料が、上述した硫化物固体電解質材料であることが好ましい。正極活物質層に含まれる上記硫化物固体電解質材料の割合は、電池の種類によって異なるものであるが、例えば0.1体積%〜80体積%の範囲内、中でも1体積%〜60体積%の範囲内、特に10体積%〜50体積%の範囲内であることが好ましい。また、正極活物質としては、例えばLiCoO、LiMnO、LiNiMn、LiVO、LiCrO、LiFePO、LiCoPO、LiNiO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3等を挙げることができる。なお、正極活物質層に用いられる導電化材および結着材については、上述した負極活物質層における場合と同様である。また、正極活物質層の厚さは、例えば0.1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましい。
3. Positive Electrode Active Material Layer The positive electrode active material layer in the present invention is a layer containing at least a positive electrode active material, and may contain at least one of a solid electrolyte material, a conductive material, and a binder as needed. good. In particular, in the present invention, it is preferable that the positive electrode active material layer contains a solid electrolyte material, and the solid electrolyte material be the above-mentioned sulfide solid electrolyte material. The proportion of the above-mentioned sulfide solid electrolyte material contained in the positive electrode active material layer varies depending on the type of battery, but it is, for example, in the range of 0.1% by volume to 80% by volume, in particular 1% by volume to 60% by volume It is preferable to be in the range, in particular in the range of 10% by volume to 50% by volume. Moreover, as a positive electrode active material, for example, LiCoO 2 , LiMnO 2 , Li 2 NiMn 3 O 8 , LiVO 2 , LiCrO 2 , LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiO 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 mag can be mentioned. The conductive material and the binder used in the positive electrode active material layer are the same as those in the above-described negative electrode active material layer. Moreover, it is preferable that the thickness of a positive electrode active material layer exists in the range of 0.1 micrometer-1000 micrometers, for example.

4.その他の構成
本発明の電池は、上述した負極活物質層、電解質層および正極活物質層を少なくとも有するものである。さらに通常は、正極活物質層の集電を行う正極集電体、および負極活物質層の集電を行う負極集電体を有する。正極集電体の材料としては、例えばSUS、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタンおよびカーボン等を挙げることができる。一方、負極集電体の材料としては、例えばSUS、銅、ニッケルおよびカーボン等を挙げることができる。また、正極集電体および負極集電体の厚さや形状等については、電池の用途等に応じて適宜選択することが好ましい。また、本発明に用いられる電池ケースには、一般的な電池の電池ケースを用いることができる。電池ケースとしては、例えばSUS製電池ケース等を挙げることができる。
4. Other Configurations The battery of the present invention at least includes the negative electrode active material layer, the electrolyte layer, and the positive electrode active material layer described above. Furthermore, usually, it has a positive electrode current collector for collecting current in the positive electrode active material layer, and a negative electrode current collector for collecting current in the negative electrode active material layer. Examples of the material of the positive electrode current collector include SUS, aluminum, nickel, iron, titanium and carbon. On the other hand, as a material of the negative electrode current collector, for example, SUS, copper, nickel, carbon and the like can be mentioned. The thickness, shape, and the like of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are preferably selected appropriately in accordance with the application of the battery and the like. Moreover, the battery case of a general battery can be used for the battery case used for this invention. As a battery case, a battery case made of SUS etc. can be mentioned, for example.

5.電池
本発明の電池は、一次電池であっても良く、二次電池であっても良いが、中でも二次電池であることが好ましい。繰り返し充放電でき、例えば車載用電池として有用だからである。本発明の電池の形状としては、例えば、コイン型、ラミネート型、円筒型および角型等を挙げることができる。また、本発明の電池の製造方法は、上述した電池を得ることができる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的な電池の製造方法と同様の方法を用いることができる。例えば、本発明の電池が全固体電池である場合、その製造方法の一例としては、正極活物質層を構成する材料、固体電解質層を構成する材料、および負極活物質層を構成する材料を順次プレスすることにより、発電要素を作製し、この発電要素を電池ケースの内部に収納し、電池ケースをかしめる方法等を挙げることができる。
5. Battery The battery of the present invention may be a primary battery or a secondary battery, but among them, a secondary battery is preferable. This is because the battery can be repeatedly charged and discharged, and it is useful as, for example, an on-vehicle battery. Examples of the shape of the battery of the present invention include coin, laminate, cylindrical and square. Further, the method for producing the battery of the present invention is not particularly limited as long as the method can obtain the above-mentioned battery, and the same method as a general method for producing a battery can be used. For example, in the case where the battery of the present invention is an all solid battery, as an example of the manufacturing method, the material constituting the positive electrode active material layer, the material constituting the solid electrolyte layer, and the material constituting the negative electrode active material layer are sequentially By pressing, a power generation element is produced, this power generation element is stored in the inside of a battery case, and the method etc. of caulking a battery case can be mentioned.

C.硫化物固体電解質材料の製造方法
図3は、本発明の硫化物固体電解質材料の製造方法の一例を示す説明図である。図3における硫化物固体電解質材料の製造方法では、まず、LiS、P、SiOを混合することにより、原料組成物を作製する。この際、空気中の水分によって原料組成物が劣化することを防止するために、不活性ガス雰囲気下で原料組成物を作製することが好ましい。次に、原料組成物に対してメカニカルミリング法を行い、前駆体材料を得る。次に、前駆体材料を加熱により溶融させ、その後、急冷する。これにより、硫化物固体電解質材料を得る。
C. Method of Producing Sulfide Solid Electrolyte Material FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a method of producing a sulfide solid electrolyte material of the present invention. In the method for producing a sulfide solid electrolyte material in FIG. 3, first, Li 2 S, P 2 S 5 , and SiO 2 are mixed to produce a raw material composition. At this time, in order to prevent deterioration of the raw material composition due to moisture in the air, it is preferable to prepare the raw material composition under an inert gas atmosphere. Next, mechanical milling is performed on the raw material composition to obtain a precursor material. The precursor material is then melted by heating and then quenched. Thereby, a sulfide solid electrolyte material is obtained.

本発明によれば、メカニカルミリング工程および溶融急冷工程を行うことで、耐還元性が良好な硫化物固体電解質材料を得ることができる。
以下、本発明の硫化物固体電解質材料の製造方法について、工程ごとに説明する。
According to the present invention, by performing the mechanical milling step and the melting and quenching step, it is possible to obtain a sulfide solid electrolyte material having good reduction resistance.
Hereinafter, the method for producing the sulfide solid electrolyte material of the present invention will be described step by step.

1.メカニカルミリング工程
本発明におけるメカニカルミリング工程は、上記硫化物固体電解質材料の構成成分を含有する原料組成物に対してメカニカルミリングを行い、前駆体材料を得る工程である。メカニカルミリングにより、原料組成物を粉砕し、均一性を向上させる。
1. Mechanical Milling Step The mechanical milling step in the present invention is a step of subjecting the raw material composition containing the component of the sulfide solid electrolyte material to mechanical milling to obtain a precursor material. The raw material composition is crushed by mechanical milling to improve uniformity.

本発明における原料組成物は、Li元素、Si元素、P元素、S元素およびO元素を含有する。Li元素を含有する化合物は、例えば、Liの硫化物を挙げることができる。Liの硫化物としては、具体的にはLiSを挙げることができる。また、Si元素を含有する化合物は、例えば、Siの硫化物等を挙げることができる。Siの硫化物としては、具体的にはSiS等を挙げることができる。また、P元素を含有する化合物は、例えば、Pの単体、Pの硫化物等を挙げることができる。Pの硫化物としては、具体的にはP等を挙げることができる。S元素を含有する化合物は、特に限定されるものではなく、単体であっても良く、硫化物であっても良い。硫化物としては、上述した元素を含有する硫化物を挙げることができる。O元素を含有する化合物は、例えば、酸化物であり、Li、SiまたはPの酸化物等を挙げることができる。具体的には、SiO等を挙げることができる。The raw material composition in the present invention contains Li element, Si element, P element, S element and O element. The compound containing Li element can mention the sulfide of Li, for example. Specifically as Li sulfide, Li 2 S can be mentioned. Moreover, as a compound containing Si element, the sulfide of Si etc. can be mentioned, for example. Specific examples of sulfides of Si include SiS 2 and the like. Moreover, the compound containing P element can mention the simple substance of P, the sulfide of P, etc., for example. Specific examples of the sulfide of P include P 2 S 5 and the like. The compound containing the S element is not particularly limited, and may be a single substance or a sulfide. As a sulfide, the sulfide containing the element mentioned above can be mentioned. The compound containing an O element is, for example, an oxide, and an oxide of Li, Si or P can be mentioned. Specifically, SiO 2 and the like can be mentioned.

メカニカルミリングは、試料を、機械的エネルギーを付与しながら粉砕する方法である。メカニカルミリングとしては、例えば、振動ミル、ボールミル、ターボミル、メカノフュージョン、ディスクミル等を挙げることができ、中でも振動ミルが好ましい。   Mechanical milling is a method of grinding a sample while applying mechanical energy. Examples of mechanical milling include vibration mills, ball mills, turbo mills, mechanofusions, disk mills and the like, among which vibration mills are preferred.

振動ミルの条件は、所望の前駆体材料を得ることができるものであれば特に限定されるものではない。振動ミルの振動振幅は、例えば5mm〜15mmの範囲内、中でも6mm〜10mmの範囲内であることが好ましい。振動ミルの振動周波数は、例えば500rpm〜2000rpmの範囲内、中でも1000rpm〜1800rpmの範囲内であることが好ましい。振動ミルの試料の充填率は、例えば1体積%〜80体積%の範囲内、中でも5体積%〜60体積%の範囲内、特に10体積%〜50体積%の範囲内であることが好ましい。振動ミルの処理時間は、特に限定されるものではない。また、振動ミルにおいては、振動子(例えばアルミナ製振動子)を用いることが好ましい。   The conditions of the vibration mill are not particularly limited as long as the desired precursor material can be obtained. The vibration amplitude of the vibration mill is, for example, preferably in the range of 5 mm to 15 mm, and more preferably in the range of 6 mm to 10 mm. The vibration frequency of the vibration mill is, for example, preferably in the range of 500 rpm to 2000 rpm, and more preferably in the range of 1000 rpm to 1800 rpm. The filling rate of the sample of the vibration mill is, for example, preferably in the range of 1% by volume to 80% by volume, more preferably in the range of 5% by volume to 60% by volume, and particularly in the range of 10% by volume to 50% by volume. The processing time of the vibration mill is not particularly limited. Moreover, in the vibration mill, it is preferable to use a vibrator (for example, a vibrator made of alumina).

2.溶融急冷工程
本発明における溶融急冷工程は、上記前駆体材料を加熱により溶融させ、急冷することで、上記硫化物固体電解質材料を得る工程である。
2. Melt-quenching step The melt-quenching step in the present invention is a step of melting the precursor material by heating and quenching to obtain the sulfide solid electrolyte material.

本発明においては、前駆体材料の少なくとも一部を加熱により溶融させる。加熱温度は、例えば、550℃以上であり、700℃以上であることが好ましく、800℃以上であることがより好ましい。加熱温度が低すぎると、前駆体材料を十分に溶融(融解)させることができない可能性がある。一方、加熱温度は、例えば、1800℃以下であり、1500℃以下であることが好ましく、1100℃以下であることがより好ましい。加熱温度が高すぎると、前駆体材料が反応容器(例えば石英管)と過度に反応する可能性がある。   In the present invention, at least a portion of the precursor material is melted by heating. The heating temperature is, for example, 550 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, and more preferably 800 ° C. or higher. If the heating temperature is too low, the precursor material may not be sufficiently melted (melted). On the other hand, the heating temperature is, for example, 1800 ° C. or less, preferably 1500 ° C. or less, and more preferably 1100 ° C. or less. If the heating temperature is too high, the precursor material may react excessively with the reaction vessel (eg quartz tube).

加熱時間は、所望の硫化物固体電解質材料が得られるように適宜調整することが好ましく、例えば、30分間〜10時間の範囲内であり、1時間〜5時間の範囲内であることが好ましい。また、前駆体材料の加熱は、酸化を防止する観点から、不活性ガス雰囲気下または真空中で行うことが好ましい。   The heating time is preferably adjusted to obtain a desired sulfide solid electrolyte material, for example, in the range of 30 minutes to 10 hours, and preferably in the range of 1 hour to 5 hours. Further, heating of the precursor material is preferably performed in an inert gas atmosphere or in vacuum from the viewpoint of preventing oxidation.

本発明においては、溶融状態の前駆体材料を急冷する。急冷方法は、通常、溶融状態の前駆体材料に冷媒を接触させる方法である。「接触」とは、溶融状態の前駆体材料に冷媒が直接的に接触する場合、および、溶融状態の前駆体材料に冷媒が反応容器等を介して間接的に接触する場合をいう。冷媒の温度は、特に限定されるものではないが、例えば30℃以下であり、15℃以下であっても良く、0℃以下であっても良い。冷媒は、液体であっても良く、固体であっても良く、気体であっても良い。冷媒としては、具体的には、水、氷、金属、大気等を挙げることができる。急冷方法としては、例えば、水冷法、空冷法、単ロール法等を挙げることができる。   In the present invention, the precursor material in the molten state is quenched. The quenching method is usually a method of bringing a refrigerant into contact with the precursor material in a molten state. "Contact" refers to the case where the refrigerant directly contacts the precursor material in the molten state, and the case where the refrigerant indirectly contacts the precursor material in the molten state via the reaction vessel or the like. The temperature of the refrigerant is not particularly limited, but may be, for example, 30 ° C. or less, may be 15 ° C. or less, or 0 ° C. or less. The refrigerant may be liquid, solid or gas. As a refrigerant | coolant, water, ice, a metal, the atmosphere etc. can be mentioned specifically ,. As the quenching method, for example, a water cooling method, an air cooling method, a single roll method and the like can be mentioned.

急冷における冷却速度は、例えば、1K/秒以上であることが好ましく、10K/秒以上であることがより好ましく、10K/秒以上であることがさらに好ましい。また、本発明における急冷は、硫化物固体電解質材料の温度が100℃以下になるまで冷却する処理であることが好ましく、50℃以下になるまで冷却する処理であることがより好ましい。また、本発明により得られる硫化物固体電解質材料については、上記「A.硫化物固体電解質材料」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。The cooling rate in the quenching is, for example, preferably 1 K / sec or more, more preferably 10 K / sec or more, and still more preferably 10 2 K / sec or more. Further, the quenching in the present invention is preferably a treatment of cooling the temperature of the sulfide solid electrolyte material to 100 ° C. or less, and more preferably a treatment of cooling to 50 ° C. or less. Further, the sulfide solid electrolyte material obtained by the present invention is the same as the contents described in the above "A. sulfide solid electrolyte material", and thus the description thereof is omitted here.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is an exemplification, and it has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any one having the same function and effect can be used. It is included in the technical scope of the invention.

以下に実施例を示して本発明をさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples.

[実施例1]
出発原料として、硫化リチウム(LiS)と、五硫化二リン(P)と、二酸化ケイ素(SiO)とを用いた。これらの粉末をアルゴン雰囲気下のグローブボックス内で、LiSを1.2703g、Pを1.3699g、SiOを0.3597gの割合で混合し、原料組成物を得た。次に、得られた原料組成物を、振動ミル(シーエムティー社製)を用いて90分間粉砕した。
Example 1
Lithium sulfide (Li 2 S), diphosphorus pentasulfide (P 2 S 5 ) and silicon dioxide (SiO 2 ) were used as starting materials. These powders were mixed in a glove box under an argon atmosphere at a ratio of 1.2703 g of Li 2 S, 1.3699 g of P 2 S 5 and 0.3597 g of SiO 2 to obtain a raw material composition. Next, the obtained raw material composition was milled for 90 minutes using a vibration mill (manufactured by CMT).

得られた前駆体材料を、カーボンコートした石英管(カーボン坩堝)に入れ真空封入した。真空封入した石英管の圧力は、約30Paであった。次に、石英管を焼成炉に設置し、2.5時間かけて室温から1000℃まで昇温し、1000℃を5時間維持し、その後、冷水中に投入することで急冷した。これにより、Li3.14Si0.340.703.320.68の組成を有する硫化物固体電解質材料を得た。なお、実施例1の組成は、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)におけるx=0.70、y=0.04、z=0の組成に該当する。The obtained precursor material was placed in a carbon-coated quartz tube (carbon crucible) and vacuum-sealed. The pressure of the vacuum sealed quartz tube was about 30 Pa. Next, the quartz tube was placed in a baking furnace, heated from room temperature to 1000 ° C. over 2.5 hours, maintained at 1000 ° C. for 5 hours, and then quenched by pouring into cold water. This gave a sulfide solid electrolyte material having a composition of Li 3.14 Si 0.34 P 0.70 S 3.32 O 0.68. In addition, the composition of Example 1 is x = 0.70, y = 0 in Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) . It corresponds to the composition of 04 and z = 0.

また、実施例1の組成を出発原料であるLiS、PおよびSiOの三元図で表すと、図4のように表現できる。また、A=S3.32/40.68/4と定義した場合、実施例1の組成は、LiSiAおよびLiPAのタイライン上の組成には該当しない。ここで、図5に示すように、アニオン成分がO元素のみである場合の三元図を図5上側に示し、アニオン成分がS元素のみである場合の三元図を図5下側に示すと、アニオン成分がO元素およびS元素である実施例1の組成は、両者の間に示すことができる。また、図5において、LiSiO、LiSiAおよびLiSiSは、いわゆるSi系のオルト組成に該当し、LiPO、LiPAおよびLiPSは、いわゆるP系のオルト組成に該当する。実施例1の組成は、LiSiAおよびLiPAのタイライン上の組成には該当しない新規な組成である。Further, the composition of Example 1 can be expressed as shown in FIG. 4 by a ternary diagram of Li 2 S, P 2 S 5 and SiO 2 which are starting materials. Also, if you define A = S 3.32 / 4 O 0.68 / 4, the composition of Example 1, does not correspond to the composition of the tie line of Li 4 SiA 4 and Li 3 PA 4. Here, as shown in FIG. 5, a ternary diagram in the case where the anion component is only O element is shown on the upper side of FIG. 5, and a ternary diagram in the case where the anion component is only S element is shown on the lower side The composition of Example 1 in which the anion component is an O element and an S element can be shown between the two. Further, in FIG. 5, Li 4 SiO 4 , Li 4 SiA 4 and Li 4 SiS 4 correspond to so-called ortho compositions of the Si system, and Li 3 PO 4 , Li 3 PA 4 and Li 3 PS 4 are so-called P It corresponds to the ortho composition of the system. The composition of Example 1 is a novel composition which does not correspond to the composition on the tie line of Li 4 SiA 4 and Li 3 PA 4 .

[比較例1〜3]
特許文献1(特開2013−177288号公報)の実施例1に記載された方法と同様の方法を用いて、比較例1〜3の硫化物固体電解質材を得た。比較例1の組成はLi3.35Ge0.350.65であり、比較例2の組成はLi3.27Sn0.270.73であり、比較例3の組成はLi3.55Si0.450.55であった。なお、比較例3の組成は、図5におけるLiSiSおよびLiPSのタイライン上の組成に該当する。また、図示しないが、比較例1の組成はLiGeSおよびLiPSのタイライン上の組成に該当し、比較例2の組成はLiSnSおよびLiPSのタイライン上の組成に該当する。
Comparative Examples 1 to 3
The sulfide solid electrolyte material of Comparative Examples 1 to 3 was obtained using the same method as that described in Example 1 of Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-177288). The composition of Comparative Example 1 is Li 3.35 Ge 0.35 P 0.65 S 4 and the composition of Comparative Example 2 is Li 3.27 Sn 0.27 P 0.73 S 4 ; The composition was Li 3.55 Si 0.45 P 0.55 S 4 . The composition of Comparative Example 3 corresponds to the composition on the tie line of Li 4 SiS 4 and Li 3 PS 4 in FIG. Although not shown, the composition of Comparative Example 1 corresponds to the composition on the tie line of Li 4 GeS 4 and Li 3 PS 4 , and the composition of Comparative Example 2 is on the tie line of Li 4 SnS 4 and Li 3 PS 4 It corresponds to the composition of

[比較例4〜6]
特許文献1(特開2013−177288号公報)の実施例1に記載された方法と同様の方法を用いて、比較例4〜6の硫化物固体電解質材を得た。比較例4の組成はLi10.35Si1.351.6512(Li3.45Si0.450.55)であり、比較例5の組成はLi10GeP12(Li3.33Ge0.330.67)であり、比較例6の組成はLi9.81Sn0.812.1912(Li3.27Sn0.270.73)であった。
[Comparative Examples 4 to 6]
The sulfide solid electrolyte materials of Comparative Examples 4 to 6 were obtained using the same method as that described in Example 1 of Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-177288). The composition of Comparative Example 4 is Li 10.35 Si 1.35 P 1.65 S 12 (Li 3.45 Si 0.45 P 0.55 S 4), the composition of Comparative Example 5 Li 10 GeP 2 S 12 (Li 3.33 Ge 0.33 P 0.67 S 3 ), and the composition of Comparative Example 6 is Li 9.81 Sn 0.81 P 2.19 S 12 (Li 3.27 Sn 0.27 P) It was 0.73 S 4 ).

[評価]
[X線回折測定]
実施例1および比較例1で得られた硫化物固体電解質材料に対してX線回折(XRD)測定を行った。XRD測定は粉末試料に対して、不活性雰囲気下、CuKα線使用の条件で行った。その結果を図6に示す。図6に示すように、実施例1では、2θ=12.66°、14.28°、14.81°、17.74°、20.64°、21.03°、23.96°、24.63°、27.66°、29.91°、30.26°の位置にピークが現れた。これらのピークは、Liイオン伝導性の高い結晶相Aのピークである。また、また、実施例1では、結晶相Aがほぼ単相として得られ、Liイオン伝導性の低い結晶相Bのピークは確認されなかった。一方、比較例1では、結晶相Aとほぼ一致した結晶相A´のピークが得られた。具体的には、2θ=12.36°、14.05°、14.40°、17.38°、20.18°、20.44°、23.56°、23.96°、24.93°、26.96°、29.07°、29.58°、31.71°、32.66°、33.39°の位置にピークを有する。
[Evaluation]
[X-ray diffraction measurement]
X-ray diffraction (XRD) measurement was performed on the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 1 and Comparative Example 1. The XRD measurement was performed on the powder sample under the condition of using CuKα ray under an inert atmosphere. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 6, in Example 1, 2θ = 12.66 °, 14.28 °, 14.81 °, 17.74 °, 20.64 °, 21.03 °, 23.96 °, 24. The peaks appeared at positions of 63 °, 27.66 °, 29.91 ° and 30.26 °. These peaks are peaks of crystalline phase A having high Li ion conductivity. In addition, in Example 1, the crystal phase A was obtained as a substantially single phase, and the peak of the crystal phase B having low Li ion conductivity was not confirmed. On the other hand, in Comparative Example 1, a peak of the crystal phase A ′ substantially matching the crystal phase A was obtained. Specifically, 2θ = 12.36 °, 14.05 °, 14.40 °, 17.38 °, 20.18 °, 20.44 °, 23.56 °, 23.96 °, 24.93 It has a peak in the position of °, 26.96 °, 29.07 °, 29.58 °, 31.71 °, 32.66 °, 33.39 °.

また、図7は、実施例1で得られた硫化物固体電解質材料に対するXRD測定の結果である。図7左側に示すように、実施例1で得られた硫化物固体電解質材料は、複数回実験を行っても、再現性良く合成できることが確認された。一方、図7右側に示すように、2θ=30°付近のピーク位置を詳細に確認すると、格子定数aが、8.32487(Å)〜8.422(Å)まで変化することが確認された(0.09713(Å)の変化)。   Moreover, FIG. 7 is the result of the XRD measurement with respect to the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 1. FIG. As shown in the left side of FIG. 7, it was confirmed that the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 1 can be synthesized with good reproducibility even if the experiment is performed a plurality of times. On the other hand, as shown on the right side of FIG. 7, when the peak position near 2θ = 30 ° was confirmed in detail, it was confirmed that the lattice constant a changed from 8.32487 (Å) to 8.422 (Å) (Change of 0.09713 (Å)).

ここで、格子定数aの変化が、SiおよびPの割合の変化で起こると仮定する。SiおよびPの割合をSi:P=1−k:kとした場合、0.09713(Å)の変化は、先行研究の結果(Hori, S., Suzuki, K., Hirayama, M., Kato, Y., Saito, T., Yonemura, M. & Kanno, R. (2014). Faraday Discuss. 176, 83-94.)に基づくと、図8に示すように、kが0.25変化することに相当する。この変化は、Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)における−0.13≦x≦0.13に相当する。Here, it is assumed that the change of the lattice constant a occurs with the change of the ratio of Si and P. When the ratio of Si and P is Si: P = 1−k: k, the change of 0.09713 (Å) is the result of the previous research (Hori, S., Suzuki, K., Hirayama, M., Kato) , Y., Saito, T., Yonemura, M. & Kanno, R. (2014). Based on Faraday Discusss. 176, 83-94.), K changes by 0.25 as shown in FIG. Equivalent to This change is obtained as follows: −0.13 ≦ x ≦ 0. In Li (3.14-x) Si (0.34-x) P (0.70 + x) S (3.32-z) O (0.68 + z) . It corresponds to 13.

一方、格子定数aの変化が、SおよびOの割合の変化で起こると仮定する。SおよびOの割合をS:O=4−z:zとした場合、0.09713(Å)の変化は、先行研究の結果(Takada, K., Osada, M., Ohta, N., Inada, T., Kajiyama, A., Sasaki, H., Kondo, S., Watanabe, M. & Sasaki, T. (2005). Solid State Ionics 176, 2355-2359.および堀智、鈴木耕太、平山雅章、菅野了次 粉粉末冶金協会 平成27年度春季講演大会 (東京) 2-39A)に基づくと、図9(a)に示すように、zが0.225変化することに相当する。この変化は、Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)における−0.11≦z≦0.11に相当する。なお、図9(b)に示すように、LiPSOの格子定数aは8.17201(Å)であり、LiPS3.20.8の格子定数aは8.26226(Å)である。実施例1の結果およびこれらの考察から、Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)(−0.13≦x≦0.13、−0.11≦z≦0.11)において、所望の効果が得られることが確認された。On the other hand, it is assumed that a change in lattice constant a occurs with a change in the ratio of S and O. When the ratio of S and O is S: O = 4-z: z, the change of 0.09713 (Å) is the result of the previous research (Takada, K., Osada, M., Ohta, N., Inada) Solid State Ionics 176, 2355-2359. And Satoshi Hori, Kota Suzuki, Masaaki Hirayama, T., Kajiyama, A., Sasaki, H., Kondo, S., Watanabe, M. & Sasaki, T. (2005). As shown in Fig. 9 (a), this corresponds to a change of 0.225 in z, as shown in Fig. 9 (a), based on the Japan Powder and Powder Metallurgy Association 2015 Spring Conference (Tokyo) 2-39A. This change is obtained as follows: −0.11 ≦ z ≦ 0. In Li (3.14-x) Si (0.34-x) P (0.70 + x) S (3.32-z) O (0.68 + z) It corresponds to 11. As shown in FIG. 9B, the lattice constant a of Li 3 PS 3 O is 8.17201 (Å), and the lattice constant a of Li 3 PS 3.2 O 0.8 is 8.26226 ( Å). From the results of Example 1 and these considerations, Li (3.14-x) Si (0.34-x) P (0.70 + x) S (3.3 2-z) O (0.68 + z) (-0 ) It was confirmed that the desired effect was obtained when .13 x x 0.1 0.13 and -0.11 z z 0.1 0.11).

[サイクリックボルタンメトリ測定]
実施例1および比較例1〜3で得られた硫化物固体電解質材料を用いて、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定を行った。具体的には、SUS、硫化物固体電解質材料およびLiを積層したサンプル(厚さ1mm)を作製し、掃引速度1mV/secで測定した。その結果を図10に示す。図10に示すように、比較例1(Ge系)および比較例2(Sn系)では、+0V付近のピーク(Liの溶解に対応するピーク)がほとんど確認されない。また、−0V付近の還元方向の電流は、Li析出に相当するものではなく、硫化物固体電解質材料の分解に相当すると考えられる。
[Cyclic voltammetry measurement]
Cyclic voltammetry (CV) measurement was performed using the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. Specifically, a sample (thickness 1 mm) in which SUS, a sulfide solid electrolyte material, and Li were laminated was prepared and measured at a sweep rate of 1 mV / sec. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 10, in Comparative Example 1 (Ge-based) and Comparative Example 2 (Sn-based), a peak around +0 V (a peak corresponding to the dissolution of Li) is hardly confirmed. In addition, the current in the reduction direction near -0 V is considered not to correspond to Li precipitation but to decomposition of the sulfide solid electrolyte material.

これに対して、比較例3(Si系)および実施例1(Si−O系)では、+0V付近に、Li溶解に対するピークが明確に確認できた。また、比較例3(Si系)では、サイクルが進むにつれて、−0V付近のLi析出に対応する電流値が減少した。これは、硫化物固体電解質材料およびLiの界面において、硫化物固体電解質材料の還元分解反応が生じ、サイクルが進むにつれて抵抗層が形成されたためであると考えられる。一方、実施例1(Si−O系)では、サイクルが進んでも、−0V付近のLi析出に対応する電流値の減少率が少なかった。そのため、硫化物固体電解質材料およびLiの間に安定な界面が形成されていることが示唆された。   On the other hand, in Comparative Example 3 (Si-based) and Example 1 (Si-O-based), a peak for Li dissolution was clearly confirmed around + 0V. In addition, in Comparative Example 3 (Si-based), the current value corresponding to Li deposition near -0 V decreased as the cycle progressed. It is considered that this is because a reductive decomposition reaction of the sulfide solid electrolyte material occurs at the interface of the sulfide solid electrolyte material and Li, and a resistance layer is formed as the cycle progresses. On the other hand, in Example 1 (Si-O system), the reduction rate of the current value corresponding to Li deposition near -0 V was small even if the cycle progressed. Therefore, it was suggested that a stable interface was formed between the sulfide solid electrolyte material and Li.

[充放電試験]
実施例1および比較例1〜3で得られた硫化物固体電解質材料を用いて、評価用電池を作製した。正極活物質層には、LiCoOおよび比較例1で得られた硫化物固体電解質材料の合材を用い、固体電解質層には、比較例1〜3で得られた硫化物固体電解質材料を用い、負極活物質層には、Li箔を用いた。0.0636mA/cmの一定電流にて、2.5V−4.2Vの間で充放電試験を行った。初期放電容量およびクーロン効率の結果を図11に示す。
[Charge and discharge test]
An evaluation battery was produced using the sulfide solid electrolyte material obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3. For the positive electrode active material layer, a mixture of LiCoO 2 and the sulfide solid electrolyte material obtained in Comparative Example 1 is used, and for the solid electrolyte layer, the sulfide solid electrolyte material obtained in Comparative Examples 1 to 3 is used. The Li foil was used for the negative electrode active material layer. The charge / discharge test was performed between 2.5 V and 4.2 V at a constant current of 0.0636 mA / cm 2 . The results of the initial discharge capacity and the coulombic efficiency are shown in FIG.

図11に示すように、実施例1では、初期放電容量が90mAh/gであり、クーロン効率が87%であり、いずれの値も比較例1〜3より高かった。比較例1〜3では、4価および5価のカチオンと、アニオンとのモル比が1:4であるが、実施例1では、4価および5価のカチオン(SiおよびP)と、アニオン(SおよびO)とのモル比が1.04:4である。カチオンおよびアニオンのモル比の違いが、初期放電容量およびクーロン効率の向上にも寄与している可能性が示唆された。   As shown in FIG. 11, in Example 1, the initial discharge capacity was 90 mAh / g, the coulombic efficiency was 87%, and both values were higher than Comparative Examples 1 to 3. In Comparative Examples 1 to 3, the molar ratio of the tetravalent and pentavalent cation to the anion is 1: 4, but in Example 1, the tetravalent and pentavalent cation (Si and P) and the anion ( The molar ratio to S and O) is 1.04: 4. It was suggested that the difference in the molar ratio of the cation and the anion may also contribute to the improvement of the initial discharge capacity and the coulombic efficiency.

また、実施例1および比較例4〜6で得られた硫化物固体電解質材料を用いて、評価用電池を作製した。正極活物質層には、LiNbOで表面を被覆したLiCoO、および、比較例5で得られた硫化物固体電解質材料の合材を用い、固体電解質層には、実施例1および比較例4〜6で得られた硫化物固体電解質材料を用い、負極活物質層には、Li箔を用いた。0.015mA/cm〜0.019mA/cmの一定電流にて、2.55V−4.25Vの間で充放電試験を行った。電流値は、評価用電池毎に、Cレートが1/20C相当となるように統一した。その結果を図12に示す。図12(a)に示すように、実施例1は、比較例4〜6に比べて、良好な容量が得られた。また、図12(b)、(c)に示すように、実施例1は、容量維持率(図12(b))およびサイクル効率(図12(c))が、ともに100%に近い値を示した。Moreover, the battery for evaluation was produced using the sulfide solid electrolyte material obtained by Example 1 and Comparative Examples 4-6. For the positive electrode active material layer, a mixture of LiCoO 2 coated on the surface with LiNbO 3 and the sulfide solid electrolyte material obtained in Comparative Example 5 is used, and for the solid electrolyte layer, Example 1 and Comparative Example 4 Li foil was used for the negative electrode active material layer using the sulfide solid electrolyte material obtained by -6. The charge / discharge test was performed between 2.55 V and 4.25 V at a constant current of 0.015 mA / cm 2 to 0.019 mA / cm 2 . The current values were standardized so that the C rate was equivalent to 1/20 C for each evaluation battery. The results are shown in FIG. As shown to Fig.12 (a), Example 1 was able to obtain a favorable capacity | capacitance compared with Comparative Examples 4-6. Further, as shown in FIGS. 12 (b) and 12 (c), in Example 1, the capacity retention rate (FIG. 12 (b)) and the cycle efficiency (FIG. 12 (c)) both have values close to 100%. Indicated.

[実施例2−1〜2−3、比較例7−1、7−2]
原料組成物に含まれる原料の割合を、表1に示す組成が得られるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして硫化物固体電解質材料を得た。これらの組成は、図13に示す三元系において、y=0、z=0と固定し、xを可変にした場合の組成に該当する。得られた硫化物固体電解質材料に対してX線回折(XRD)測定を行った。測定方法は、上記と同様である。その結果を図14に示す。図14に示すように、実施例2−1〜2−3(x=0.65、0.7、0.75)では、実施例1と同様に、Liイオン伝導性の高い結晶相Aがほぼ単相で得られた。これに対して、比較例7−1、7−2(x=0.8、0.9)では、少なくとも主相として結晶相Aは得られなかった。これらの結果から、0.65≦x≦0.75の範囲において、結晶相Aが得られることが確認された。
[Examples 2-1 to 2-3, Comparative Examples 7-1 and 7-2]
A sulfide solid electrolyte material was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ratio of the raw materials contained in the raw material composition was changed so as to obtain the composition shown in Table 1. These compositions correspond to compositions in the case of fixing x = 0 and z = 0 and making x variable in the ternary system shown in FIG. X-ray diffraction (XRD) measurement was performed on the obtained sulfide solid electrolyte material. The measuring method is the same as described above. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 14, in Examples 2-1 to 2-3 (x = 0.65, 0.7, 0.75), as in Example 1, the crystal phase A with high Li ion conductivity is It was obtained almost in single phase. On the other hand, in Comparative Examples 7-1 and 7-2 (x = 0.8, 0.9), the crystalline phase A was not obtained at least as the main phase. From these results, it was confirmed that crystalline phase A was obtained in the range of 0.65 ≦ x ≦ 0.75.

[実施例3−1〜3−6]
原料組成物に含まれる原料の割合を、表1に示す組成が得られるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして硫化物固体電解質材料を得た。これらの組成は、図15に示す三元系において、x=0.7、z=0と固定し、yを可変にした場合の組成に該当する。なお、実施例3−3は、実施例1と同じ組成である。得られた硫化物固体電解質材料に対してX線回折(XRD)測定を行った。測定方法は、上記と同様である。その結果を図16に示す。図16に示すように、実施例3−1〜3−6(y=−0.025〜0.1)では、実施例1と同様に、Liイオン伝導性の高い結晶相Aがほぼ単相で得られた。これらの結果から、−0.025≦y≦0.1の範囲において、結晶相Aが得られることが確認された。
[Examples 3-1 to 3-6]
A sulfide solid electrolyte material was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ratio of the raw materials contained in the raw material composition was changed so as to obtain the composition shown in Table 1. These compositions correspond to compositions in the case where x = 0.7 and z = 0 are fixed and y is variable in the ternary system shown in FIG. Example 3-3 has the same composition as Example 1. X-ray diffraction (XRD) measurement was performed on the obtained sulfide solid electrolyte material. The measuring method is the same as described above. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 16, in Examples 3-1 to 3-6 (y = −0.025 to 0.1), as in Example 1, the crystal phase A having high Li ion conductivity is almost single phase. It was obtained in From these results, it was confirmed that the crystal phase A was obtained in the range of −0.025 ≦ y ≦ 0.1.

[実施例4−1、4−2、比較例8−1〜8−3]
原料組成物に含まれる原料の割合を、表1に示す組成が得られるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして硫化物固体電解質材料を得た。これらの組成は、図17に示す三元系において、x=0.7、y=0と固定し、zを可変にした場合(図示しない方向に可変した場合)の組成に該当する。得られた硫化物固体電解質材料に対してX線回折(XRD)測定を行った。測定方法は、上記と同様である。その結果を図18に示す。図18に示すように、実施例4−1、4−2(z=−0.2〜0)では、実施例1と同様に、Liイオン伝導性の高い結晶相Aがほぼ単相で得られた。これに対して、比較例8−1〜8−3(x=0.4、0.2、−0.4)では、少なくとも主相として結晶相Aは得られなかった。これらの結果から、−0.2≦z≦0の範囲において、結晶相Aが得られることが確認された。
[Examples 4-1 and 4-2, Comparative Examples 8-1 to 8-3]
A sulfide solid electrolyte material was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ratio of the raw materials contained in the raw material composition was changed so as to obtain the composition shown in Table 1. These compositions correspond to the compositions when x = 0.7 and y = 0 are fixed and z is variable (variable in a direction not shown) in the ternary system shown in FIG. X-ray diffraction (XRD) measurement was performed on the obtained sulfide solid electrolyte material. The measuring method is the same as described above. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 18, in Examples 4-1 and 4-2 (z = −0.2 to 0), as in Example 1, a crystal phase A having high Li ion conductivity is obtained in a substantially single phase. It was done. On the other hand, in Comparative Examples 8-1 to 8-3 (x = 0.4, 0.2, -0.4), the crystalline phase A was not obtained at least as the main phase. From these results, it was confirmed that the crystalline phase A was obtained in the range of −0.2 ≦ z ≦ 0.

[実施例5−1、5−2]
原料組成物に含まれる原料の割合を、表1に示す組成が得られるように変更したこと以外は、実施例1と同様にして硫化物固体電解質材料を得た。実施例5−1の組成は、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)におけるx=0.65、y=0.025、z=0の組成に該当する。実施例5−2の組成は、Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)におけるx=0.75、y=0.025、z=0の組成に該当する。
[Examples 5-1, 5-2]
A sulfide solid electrolyte material was obtained in the same manner as in Example 1, except that the ratio of the raw materials contained in the raw material composition was changed so as to obtain the composition shown in Table 1. The composition of Example 5-1 is x = 0.65, y = 0 in Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) . It corresponds to the composition of 025 and z = 0. The composition of Example 5-2 is such that x = 0.75, y = 0 in Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) . It corresponds to the composition of 025 and z = 0.

Figure 0006522125
Figure 0006522125

図14、図16、図18に示すように、各実施例において、同様のXRD図形が得られ、同様の格子定数が得られた。そのため、これらの硫化物固体電解質材料は、Liイオン伝導性が高い結晶相Aを有し、結晶構造中にSi元素およびO元素を含むことが確認された。一方、各実施例においては、組成が異なるにも関わらず、同様のXRD図形が得られた。その理由として、(A)結晶構造内のSi/Pの比、または、S/Oの比が異なる固溶体が得られている可能性、(B)微量不純物が生成している可能性、の両方またはいずれか一方が考えられる。固体化学の観点から考えると、組成およびXRD図形の変化の程度が、各実施例で示した程度である限りにおいて、(A)および(B)によって耐還元性が損なわれないと考えられる。   As shown in FIG. 14, FIG. 16, and FIG. 18, in each example, similar XRD patterns were obtained, and similar lattice constants were obtained. Therefore, it was confirmed that these sulfide solid electrolyte materials have the crystal phase A having high Li ion conductivity, and contain the Si element and the O element in the crystal structure. On the other hand, in each of the examples, similar XRD patterns were obtained despite the difference in composition. The reason is that both (A) the ratio of Si / P in the crystal structure or the possibility that solid solutions having different ratios of S / O may be obtained, and (B) the possibility that trace impurities are formed. Or either one is considered. From the viewpoint of solid chemistry, it is considered that (A) and (B) do not impair the reduction resistance as long as the degree of change of the composition and the XRD pattern is as shown in each example.

実際に、実施例で得られた幾つかの硫化物固体電解質材料を固体電解質層として用いて、評価用電池を作製した。具体的には、正極活物質層には、LiCoOを用い、固体電解質層には、実施例で得られた硫化物固体電解質材料を用い、負極活物質層には、Li箔を用いた。その結果を図19に示す。図19に示すように、いずれの実施例においても、良好な耐還元性が示された。このように、(A)および(B)によって耐還元性を損なわれないことが確認された。In fact, using some of the sulfide solid electrolyte materials obtained in the examples as a solid electrolyte layer, a battery for evaluation was produced. Specifically, LiCoO 2 was used for the positive electrode active material layer, the sulfide solid electrolyte material obtained in the example was used for the solid electrolyte layer, and Li foil was used for the negative electrode active material layer. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 19, good reduction resistance was shown in any of the examples. Thus, it was confirmed that (A) and (B) did not impair the reduction resistance.

1 … 正極活物質層
2 … 負極活物質層
3 … 電解質層
4 … 正極集電体
5 … 負極集電体
6 … 電池ケース
10 … 電池
1 ... positive electrode active material layer 2 ... negative electrode active material layer 3 ... electrolyte layer 4 ... positive electrode current collector 5 ... negative electrode current collector 6 ... battery case 10 ... battery

Claims (7)

CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=30.26°±1.00°の位置にピークを有し、
Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)(a=1−x+y、0.65≦x≦0.75、−0.025≦y≦0.1、−0.2≦z≦0)の組成を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料。
It has a peak at the position of 2θ = 30.26 ° ± 1.00 ° in X-ray diffraction measurement using CuKα ray,
Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) (a = 1-x + y, 0.65? X? 0.75, -0.. A sulfide solid electrolyte material characterized by having a composition of 025 ≦ y ≦ 0.1 and −0.2 ≦ z ≦ 0).
CuKα線を用いたX線回折測定における2θ=30.26°±1.00°の位置にピークを有し、
Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)(−0.13≦x≦0.13、−0.11≦z≦0.11)の組成を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料。
It has a peak at the position of 2θ = 30.26 ° ± 1.00 ° in X-ray diffraction measurement using CuKα ray,
Li (3.14-x) Si (0.34-x) P (0.70 + x) S (3.32-z) O (0.68 + z) (-0.13 <= x <= 0.13, -0 Sulfide solid electrolyte material characterized by having a composition of 11 ≦ z ≦ 0.11).
Li元素およびS元素から構成される八面体Oと、P元素およびSi元素の少なくとも一方の元素、ならびに、S元素から構成される四面体Tと、P元素およびSi元素の少なくとも一方の元素、ならびに、S元素から構成される四面体Tとを有し、前記四面体Tおよび前記八面体Oは稜を共有し、前記四面体Tおよび前記八面体Oは頂点を共有する結晶構造を含有し、
前記八面体O、前記四面体Tおよび前記四面体Tの少なくとも一つは、前記S元素の一部がO元素に置換されており、
Li(4−x−4y)Si(1−x+y)(x)(4−2a−z)(2a+z)(a=1−x+y、0.65≦x≦0.75、−0.025≦y≦0.1、−0.2≦z≦0)の組成を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料。
And octahedron O composed of Li element and S elements, at least one element of P element and Si element, and a tetrahedron T 1 composed of S elements, at least one element of P element and Si element, And a tetrahedron T 2 composed of S element, wherein the tetrahedron T 1 and the octahedron O share a weir, and the tetrahedron T 2 and the octahedron O share a vertex. Contains
In at least one of the octahedron O, the tetrahedron T 1 and the tetrahedron T 2 , a part of the S element is substituted with an O element,
Li (4-x-4y) Si (1-x + y) P (x) S (4-2a-z) O (2a + z) (a = 1-x + y, 0.65? X? 0.75, -0.. A sulfide solid electrolyte material characterized by having a composition of 025 ≦ y ≦ 0.1 and −0.2 ≦ z ≦ 0).
Li元素およびS元素から構成される八面体Oと、P元素およびSi元素の少なくとも一方の元素、ならびに、S元素から構成される四面体Tと、P元素およびSi元素の少なくとも一方の元素、ならびに、S元素から構成される四面体Tとを有し、前記四面体Tおよび前記八面体Oは稜を共有し、前記四面体Tおよび前記八面体Oは頂点を共有する結晶構造を含有し、
前記八面体O、前記四面体Tおよび前記四面体Tの少なくとも一つは、前記S元素の一部がO元素に置換されており、
Li(3.14−x)Si(0.34−x)(0.70+x)(3.32−z)(0.68+z)(−0.13≦x≦0.13、−0.11≦z≦0.11)の組成を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料。
And octahedron O composed of Li element and S elements, at least one element of P element and Si element, and a tetrahedron T 1 composed of S elements, at least one element of P element and Si element, And a tetrahedron T 2 composed of S element, wherein the tetrahedron T 1 and the octahedron O share a weir, and the tetrahedron T 2 and the octahedron O share a vertex. Contains
In at least one of the octahedron O, the tetrahedron T 1 and the tetrahedron T 2 , a part of the S element is substituted with an O element,
Li (3.14-x) Si (0.34-x) P (0.70 + x) S (3.32-z) O (0.68 + z) (-0.13 <= x <= 0.13, -0 Sulfide solid electrolyte material characterized by having a composition of 11 ≦ z ≦ 0.11).
正極活物質を含有する正極活物質層と、負極活物質を含有する負極活物質層と、前記正極活物質層および前記負極活物質層の間に形成された電解質層とを含有する電池であって、
前記正極活物質層、前記負極活物質層および前記電解質層の少なくとも一つが、請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の硫化物固体電解質材料を含有することを特徴とする電池。
A battery comprising a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material, and an electrolyte layer formed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. ,
At least one of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer, and the electrolyte layer contains the sulfide solid electrolyte material according to any one of claims 1 to 4. battery.
請求項1から請求項4までのいずれかの請求項に記載の硫化物固体電解質材料の製造方法であって、
前記硫化物固体電解質材料の構成成分を含有する原料組成物に対してメカニカルミリングを行い、前駆体材料を得るメカニカルミリング工程と、
前記前駆体材料を加熱により溶融させ、急冷することで、前記硫化物固体電解質材料を得る溶融急冷工程と、
を有することを特徴とする硫化物固体電解質材料の製造方法。
A method for producing a sulfide solid electrolyte material according to any one of claims 1 to 4, wherein
Mechanical milling of the raw material composition containing the constituents of the sulfide solid electrolyte material to obtain a precursor material;
A melting and quenching step of obtaining the sulfide solid electrolyte material by melting and rapidly cooling the precursor material;
A method for producing a sulfide solid electrolyte material, comprising:
前記溶融急冷工程における加熱温度が、800℃〜1100℃の範囲内であることを特徴とする請求項6に記載の硫化物固体電解質材料の製造方法。   The heating temperature in the said melt-quenching process exists in the range of 800 degreeC-1100 degreeC, The manufacturing method of the sulfide solid electrolyte material of Claim 6 characterized by the above-mentioned.
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